光合作用的发现历程.ppt

学习目标 说出对光合作用的认识过程； 掌握光合作用的概念和总反应式； 了解放射性同位素标记法； 体会科学研究过程的艰辛。,光合作用的发现历程,思考：,古时候，人们一直以为小小的种子之所以能够长成参天大树，它那粗壮的树干和繁茂的树枝完全是由“土壤汁”变化而来的，事情果然是这样吗？,亚里士多德,1、海尔蒙特(V. Helment)的实验,结论：,1648 比利时,范海尔蒙特,柳树增重74.5kg 干土减重0.06kg,柳苗重2kg 干土重90kg,植物生长所需要的养料主要来自于水，而不是土壤。,？,海尔蒙特,思考：,海尔蒙特的实验忽视了什么对于有机物形成所起的作用？,土壤中损失的少量重量是什么？,空气,无机盐,2、普利斯特莱(J. Priestley)的实验,1771 英国,普利斯特莱,1648,结论：,植物生长不仅需要土壤中的水，而且需要从空气中吸收CO2，同时释放出O2。,普利斯特莱,思考：,如何设计实验证明之？,人们重复普利斯特莱的实验，但有的人成功了，而有的人失败了，你能找到原因吗？,光照,以“光照与否”作为单一变量设计对照试验,3、英根豪斯(J. Ingenhousz)的实验,1648,1771,1779 荷兰,扬英根豪斯,结论：,植物需要阳光才能制造出O2。,英根豪斯,思考：,植物在阳光下只产生氧气吗？,4、萨克斯(J.von Sachs)的实验,1648,1771,1779,1864 德国,萨克斯,结论：,植物叶片在阳光下可以产生淀粉。,实验目的： 证明绿色植物在光下能制造淀粉。,萨克斯,思考：,光合作用的反应场所是什么？如何实验证明？,5、恩吉尔曼(C. Engelmann)的实验,结论：,叶绿体是光合作用的场所。,1648,1771,1779,1864,1880 德国,恩吉尔曼,恩吉尔曼,恩格尔曼实验方法的巧妙之处,1.材料： 水绵-水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 好氧细菌-可以确定释放氧气多的部位 2.环境： 没有空气-排除了氧气的干扰 黑暗环境中-排除了光的干扰 3.对比实验： 极细的光束-使叶绿体上可分为有光和无光部位形成对照实验 还可使叶绿体上分为光多和光少的部位形成对比实验 临时装片要重新暴露在光下-反过来再一次验证实验结论,试一试：,你能写出光合作用的反应式吗？,思考：,什么是光合作用？,指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。（P76-第一段）,思考：,H2O和CO2都含有氧元素，你知道光合作用产 生的O2中的氧元素来自于H2O还是CO2吗？,如果让你证明之，你有何思路？,小常识：放射性同位素标记法,同位素：两个原子质子数相同，但中子数不同，具有相同的原子序，在周期表上是同一位置的元素，称为同位素。 放射性同位素：放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射出某种可以检测到的射线，直至变成另一种稳定的同位素。 放射性同位素标记法：放射性同位素与这种元素的其它同位素具有相同的化学性质。利用放射性同位素代替非放射性的同位素参与生物化学反应，用仪器对其进行跟踪观测，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做放射性同位素标记法。有关生物大分子的结构与功能的研究，几乎都要借助于该方法。,6、鲁宾(S. Ruben)和卡门(M. Kamen)的实验,1648,1771,1940 美国,鲁宾、卡门,1779,1864,结论：,植物光合作用释放的氧气来自于水。,1880,鲁宾,卡门,7、卡尔文(M. Calvin)的实验,贡献：,CO2被用于合成糖类等有机物的复杂过程。,1948 美国,卡尔文,1648,1771,1940,1779,1864,1880,卡尔文,经过众多科学家长达300年的不懈努力，人类逐渐了解了光合作用的基本知识，但如今关于光合作用的未解之谜还有很多，科学家还需要继续探究,关于光合作用的科学研究结束了吗？,1648,1771,1940,1779,1864,1880,1948,现在及未来,海尔蒙特,普利斯特莱,英根豪斯,萨克斯,恩吉尔曼,鲁宾和卡门,卡尔文,？,科学家的实验设计思想及方法，对你有何启发？,（4）恰当地选材（如恩吉尔曼的实验材料：水绵和好 氧细菌),（1）设置对照实验（如萨克斯的暴光和遮光实验、 英根豪斯将枝条放在光下和暗处),（2）控制单一变量（鲁宾和卡门标记H2O和CO2中 的O),（3）显性化的实验现象（普利斯特莱实验利用蜡烛创 造条件，使无法观察到的空 气成分变化表现出来),1.在光合作用的发现过程中，几位科学家做了几个著名的实验，关于这些实验设计在逻辑上的严密性和意义，不正确的是()。 A普利斯特利把小鼠和绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，小鼠不会死亡证明了绿色植物在光照条件下吸收CO2，放出O2，从而更新了空气 B萨克斯把绿色叶片部分曝光，遮光部分是作为对照处理证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 C恩格尔曼用水绵和好氧细菌以极细光束照射，曝光是作为对照处理证明了氧气由叶绿体释放出来，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 D鲁宾和卡门用同位素分别标记CO2和H2O，供绿色植物利用，分析各自放出的氧证明光合作用释放的氧气全部来自H2O,A,课堂评价,2德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)数小时后，再把叶片的一部分遮光，一部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗再用碘蒸气处理，结果遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是()。 本实验未设对照组 有无光照是遮光和曝光区域显现不同结果的唯一原因 实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态 实验证明叶绿体利用光能将CO2转变成了淀粉 A只有 B只有 C只有 D全部,A,课堂评价,3、选一盆天竺葵预先放在黑暗中48h，再将整个叶片左侧用黑纸夹住，在阳光下照4h，剪下此叶片，用打孔器分别在该叶片的不同部位取下A、B两个圆片(如右图)，放在酒精中加热脱色，再用清水漂洗，取出后加碘液，请据此回答:,(1)将植株在黑暗中放48h的目的是 。 (2)A、B两个圆片中,变蓝的是 ，说明该处进行光合作 用产生了 。 (3)比较A和B,说明 。,B,淀粉,光合作用需要光,课堂评价,使植物体内原有淀粉全 部消耗掉,4、海尔蒙特用桶盛着称好重量的土壤，插入称好重量 的柳条，浇以雨水，并精确地收集全部落叶等脱落 物。5年后，柳树共增重74.5kg，而土壤的全部损 失还不到60g。于是他得出结论，柳条获得的74.5 kg的物质只来源于水。请据此回答： （1）根据你所掌握的生物学知识，判断海尔蒙特的 结论是否确切?为什么? （2）土壤中损失的少量物质是 。,无机盐,不确切。因为他没有考虑空气对有机物形成所起的作用。,课堂评价,5.右图是20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示意图。他们用氧的同位素(18O)分别标记H2O和CO2，使它们分别成为HO和C18O2，然后按示意图做实验。请对实验作出必要说明。,课堂评价,(1)在小球藻进行光合作用过程中，向第一组提供的物质是_和_；向第二组提供的物质是_和_；向两组共同提供的是_。 (2)图中a和b分别代表_和_，它们的相对分子质量比是_。 (3)这个实验说明了_。,H2O,C18O2,H218O,CO2,光能和小球藻,O2,18O2,8:9,光合作用产生的氧气中的氧全部来自水,